(57)【要約】  微生物の繁殖を安定して抑制し、低コストで継続的に臭素酸イオンの発生を防止することが可能なカーボンナノホーン複合体及びその作製方法を提供する。本発明のカーボンナノホーン複合体(１)は、端部または側面に開口部(１１ｂ)が形成された内部に中空構造を有するカーボンナノホーン(１１)と、カーボンナノホーン(１１)の外面に担持され、分解作用、酸化作用及び還元作用のうち少なくとも１つを有する第１の触媒(１２)と、カーボンナノホーン(１１)の内部に配置され、少なくとも除菌作用を有する第２の触媒(１３)と、を備えることを特徴とする。
2011027636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端部または側面に開口部が形成された内部に中空構造を有するカーボンナノホーンと、
前記カーボンナノホーンの外面に担持され、分解作用、酸化作用及び還元作用のうち少なくとも１つを有する第１の触媒と、
前記カーボンナノホーンの内部に配置され、少なくとも除菌作用を有する第２の触媒と、を備えることを特徴とするカーボンナノホーン複合体。
【請求項２】
前記カーボンナノホーン複合体は、複数の前記カーボンナノホーンが頂点を外側に向けて集合されてなる凝集体を含んで構成されていることを特徴とする請求項１に記載のカーボンナノホーン複合体。
【請求項３】
前記第１の触媒が、金属、無機物及び有機物のいずれか２種以上の混合物であることを特徴とする請求項１または２に記載のカーボンナノホーン複合体。
【請求項４】
前記第２の触媒が、金属、無機物及び有機物のいずれか２種以上の混合物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のカーボンナノホーン複合体。
【請求項５】
内部に中空構造を有するカーボンナノホーンの外面に第１の触媒を担持させる第１の触媒担持工程と、
前記カーボンナノホーンに酸化処理を施すことにより前記カーボンナノホーンの端部または側面に開口部を形成する開口部形成工程と、
前記開口部形成工程後に、前記開口部から前記カーボンナノホーンの内部に第２の触媒を取り込ませる第２の触媒取込み工程と、を有することを特徴とするカーボンナノホーン複合体の作製方法。
【請求項６】
前記第１の触媒担持工程において、気相雰囲気及び液相雰囲気のうちいずれかの雰囲気に制御し、前記気相雰囲気に制御した場合は、雰囲気ガスの種類、処理濃度、処理温度及び処理時間のうち少なくとも１つを制御し、前記液相雰囲気に制御した場合は、溶媒の種類、溶液中のｐＨ、処理濃度、処理温度及び処理時間のうち少なくとも１つを制御することで、前記第１の触媒の担持量を制御することを特徴とする請求項５に記載のカーボンナノホーン複合体の作製方法。
【請求項７】
前記第１の触媒担持工程後に、前記第１の触媒の活性を高めるように熱処理または還元処理を行う工程を有することを特徴とする請求項５または６に記載のカーボンナノホーン複合体の作製方法。
【請求項８】
前記開口部形成工程において、気相雰囲気及び液相雰囲気のうちいずれかの雰囲気に制御し、前記気相雰囲気に制御した場合は、雰囲気ガスの種類、酸化処理濃度、酸化処理温度及び酸化処理時間のうち少なくとも１つを制御し、前記液相雰囲気に制御した場合は、酸の種類、酸化処理濃度、酸化処理温度及び酸化処理時間のうち少なくとも１つを制御することで、前記開口部の大きさを制御することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のカーボンナノホーン複合体の作製方法。
【請求項９】
前記第２の触媒取込み工程において、気相雰囲気及び液相雰囲気のうちいずれかの雰囲気に制御し、前記気相雰囲気に制御した場合は、雰囲気ガスの種類、導入濃度、導入量、導入温度及び導入時間のうち少なくとも１つを制御し、前記液相雰囲気に制御した場合は、溶媒の種類、溶液中のｐＨ、導入濃度、導入量、導入温度及び導入時間のうち少なくとも１つを制御することで、前記第２の触媒の取込み量を制御することを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載のカーボンナノホーン複合体の作製方法。
【請求項１０】
前記第２の触媒取込み工程後に、前記第２の触媒のサイズを制御するように熱処理を行う工程を有することを特徴とする請求項５〜９のいずれか１項に記載のカーボンナノホーン複合体の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーボンナノホーン複合体及びその作製方法に関するものである。      
本願は、２００９年９月４日に、日本に出願された特願２００９−２０４６１２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
天然水中には臭素酸イオンがほとんど存在していないため、例えば天然水を飲料水として用いる場合、臭素酸イオンの発がん性が指摘されることは無かった。しかしながら、近年、水の浄化処理にオゾンが用いられるようになり、水中の臭化物イオン（ＢｒＯ３−）がオゾンにより酸化され、臭素酸イオンが発生し、その発がん性が指摘されている。従来、臭素酸イオンの除去は、活性炭を充填したカラムに水を通すことで行われているが、その効果はあまり高くない。【０００３】
このため、臭素酸イオンの発生を防止する方法、あるいは臭素酸イオンを除去する方法が各種検討されている。例えば、特許文献１では、被処理水中の親水性有機物濃度を測定装置で監視し、臭素酸イオンを生成しない溶存オゾン濃度範囲でオゾン注入量を制御することにより、臭素酸イオンの発生を防止している。しかしながら、経時的に変動する被処理水の水質を分析してオゾン注入量を制御するには複雑な管理が必要となり、コスト面から現実的ではない。
一方、特許文献２では、予め還元作用を有する鉄や銅などの金属を表面に吸着させた活性炭を被処理水と接触させることによって、臭素酸イオンを無害な臭化物イオンに還元している。また、特許文献３では、臭素酸イオンを含む水を水素の存在下に活性炭に担持された水素還元触媒に接触させて還元処理を施すことで、臭素酸イオンを臭化物イオンに還元し除去している。しかしながら、特許文献２及び３では、活性炭を継続的に使用していると活性炭上に微生物が繁殖する可能性があり、これにより還元効率が著しく低下することが予想される。
例えば、特許文献４及び５では、活性炭に銀または銀化合物を添着させることによって、特許文献２及び３で危惧されるような微生物の繁殖を抑制する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２２５０８６号公報
【特許文献２】特許第３６３９４５７号公報
【特許文献３】特開２００４−５０００９号公報
【特許文献４】特開２００５−２７９４９４号公報
【特許文献５】特開２００７−２１６２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献４及び５の技術では、活性炭に対する銀または銀化合物の添着量、活性炭から溶出される銀イオンの溶出量を制御することが困難であり、微生物の繁殖を安定して抑制することができない。【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、微生物の繁殖を安定して抑制し、低コストで継続的に臭素酸イオンの発生を防止することが可能なカーボンナノホーン複合体及びその作製方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明のカーボンナノホーン複合体は、端部または側面に開口部が形成された内部に中空構造を有するカーボンナノホーンと、前記カーボンナノホーンの外面に担持され、分解作用、酸化作用及び還元作用のうち少なくとも１つを有する第１の触媒と、前記カーボンナノホーンの内部に配置され、少なくとも除菌作用を有する第２の触媒と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、分解作用、酸化作用及び還元作用のうち少なくとも１つを有する第１の触媒がカーボンナノホーンの外面に担持されている。このため、第１の触媒は被処理水中の不純物（例えば臭素化イオン）に直接的に作用する。これにより、被処理水中の臭素化イオンが除去される。また、少なくとも除菌作用を有する第２の触媒がカーボンナノホーンの内部に配置されている。このため、第２の触媒は、カーボンナノホーンの内部の中空構造を通って、カーボンナノホーンの端部または側面に形成された開口部からカーボンナノホーンの外部（被処理水中）に徐放される。これにより、カーボンナノホーンの外部に微生物が繁殖することが安定して抑制される。また、特許文献１のように複雑な管理を必要としないのでコストがかからない。したがって、微生物の繁殖を安定して抑制し、低コストで継続的に臭素酸イオンの発生を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のカーボンナノホーン複合体の一例及びその作製工程を示す模式図である。
【図２】図１に続く工程図である。
【図３】図２に続く工程図である。
【図４】図３に続く工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。
【００１１】
（カーボンナノホーン複合体）
図１〜４は本発明のカーボンナノホーン複合体の一例及びその作製工程を示す模式図である。図４（ａ）に示すように、本発明の一例のカーボンナノホーン複合体１は、カーボンナノホーンと１１、カーボンナノホーン１１の外面１１ａに担持された触媒微粒子（第１の触媒）１２と、カーボンナノホーン１１の内部に配置された内包物質（第２の触媒）１３と、を有して構成されている。
【００１２】
カーボンナノホーン１１は、その端部または側面に開口部１１ｂが形成され、またその内部に中空構造を有している。このカーボンナノホーン１１は、ナノメートルスケールの微細構造を有するナノ構造黒鉛（グラファイト）物質である。また、カーボンナノホーン１１は、チューブ径（直径）が連続的に増加する中空円錐状の、つまり、角（ホーン）状の構造を有している。
【００１３】
カーボンナノホーン複合体１は、複数のカーボンナノホーン１１が頂点を外側に向けて集合されてなる凝集体を含んで構成されている。より具体的には、凝集体は各カーボンナノホーン１１の先端（円錐部）がカーボンナノホーン複合体１の表面部に突出した形態で球状に構成されている。例えば、凝集体の形状としては、花びらに似たペタル型、ダリアの花に似たダリア型、あるいは花のつぼみに似たつぼみ型、花のたねに似たｓｅｅｄ型がある。これにより、カーボンナノホーン複合体１全体として表面積が大きくなり、複数の触媒微粒子１２、内包物質１３を配置することが可能となる。
【００１４】
触媒微粒子１２は、被処理水中（例えば浄水中や排水中）で、分解作用、酸化作用及び還元作用のうち少なくとも１つの触媒機能を有するものである。この触媒微粒子１２は、カーボンナノホーン１１の外面１１ｂに担持されているため、被処理水中の不純物（例えば臭素化イオン）に直接的に作用する。触媒微粒子１２としては、例えば金属、金属錯体及び酸化物が用いられる。特に、触媒微粒子１２としては、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｎｉ，Ｓｎ、Ｃｏ、Ｍｇまたはランタノイド元素、その金属錯体及び酸化物が有効である。
【００１５】
また、触媒微粒子１２としては、金属、無機物及び有機物のいずれか２種以上の混合物を用いるのがよい。これにより、金属、無機物及び有機物の混合比を適宜設定することで、これらの物質間で化学反応が生じ、所望の触媒特性を得ることが可能となる。また、触媒微粒子１２が複数種であるときは、各触媒微粒子１２をそれぞれ異なる触媒として機能させることができる。
【００１６】
なお、触媒微粒子１２は後述する作製方法で適宜サイズを調整することができ、相対的にサイズの大きいものがカーボンナノホーン１１の先端付近に担持され、相対的にサイズの小さいものはカーボンナノホーン１１のチューブ部の間（図２（ａ）に示す破線に囲まれた領域）に担持される。また、触媒微粒子１２は、開口部１１ｂからカーボンナノホーン１１の内部の中空構造を通って凝集体の中心部の中空空間２０に侵入し、カーボンナノホーン１１の末端付近に担持される（図４（ａ）参照）。
【００１７】
内包物質１３は、被処理水中（例えば浄水中や排水中）で、少なくとも除菌作用を有するものである。この内包物質１３は、カーボンナノホーン１１の内部に配置されているため、カーボンナノホーン１１の内部の中空構造を通って、カーボンナノホーン１１の端部または側面に形成された開口部１１ｂからカーボンナノホーン１１の外部（被処理水中）に徐放される。
【００１８】
内包物質１３としては、その種類に制限はないが、抗菌剤においては無機物または有機物のいずれも用いることができる。無機系抗菌剤としては、例えば銀、銅、亜鉛化合物など金属の静菌作用を利用したもの、好ましくは銀イオンによるものが効果的である。有機系抗菌剤としては、例えば化学合成した有機化合物、あるいは天然物質によるものを用いることができる。
【００１９】
また、内包物質１３としては、金属、無機物及び有機物のいずれか２種以上の混合物を用いるのがよい。これにより、金属、無機物及び有機物の混合比を適宜設定することで、これらの物質間で化学反応が生じ、所望の触媒特性を得ることが可能となる。また、内包物質１３が複数種であるときは、各内包物質１３をそれぞれ異なる触媒として機能させることができる。
【００２０】
（カーボンナノホーン複合体の作製方法）
次に、本実施形態に係るカーボンナノホーン複合体１の作製方法を図１〜４を用いて説明する。
【００２１】
先ず、図１に示すように、出発物質として上述したカーボンナノホーン１１の凝集体を用いる。凝集体は、例えばＣＯ２レーザーアブレーションやアーク放電により作製することができるが、好ましくはＣＯ２レーザーアブレーションで合成する方法を用いるのがよい。ＣＯ２レーザーアブレーションの合成条件（例えばレーザー照射密度、ターゲットの回転速度、合成雰囲気）を制御することで様々なタイプの凝集体を合成することができる。合成雰囲気としては、例えばＡｒなどの不活性ガス雰囲気下、処理温度としては室温程度とすることができる。この場合、レーザー照射密度を１０〜５０ｋＷ／ｃｍ２、ターゲットの回転速度を０．５〜６ｒｐｍの範囲内で制御することで、凝集体の形状を上述したペタル型、ダリア型、つぼみ型、Ｓｅｅｄ型に作り分けることができる。ペタル型凝集体は、１〜１０層程度のグラフェンシートを有する構造となっている。このようにして作製された凝集体は、その直径が３０〜２００ｎｍとなっている。また、この凝集体は、直径（チューブ径）２〜５ｎｍのカーボンナノホーン１１を含んで構成されている。
【００２２】
次に、図２に示すように、上述した触媒微粒子１２をカーボンナノホーン１１の外面１１ａに担持させる（第１の触媒担持工程）。この場合の担持法は、例えば溶液プロセスや真空プロセスで行うことができる。また、触媒微粒子１２として、上述した金属、金属錯体及び酸化物を用いる場合の担持法としては、例えば、Ｔ．Ｙｏｓｈｉｔａｋｅ，Ｙ．Ｓｈｉｍａｋａｗａ，Ｓ．Ｋｕｒｏｓｈｉｍａ，Ｈ．Ｋｉｍｕｒａ，Ｔ．Ｉｃｈｉｈａｓｈｉ，Ｙ．Ｋｕｂｏ，Ｄ．Ｋａｓｕｙａ，Ｋ．Ｔａｋａｈａｓｈｉ，Ｆ．Ｋｏｋａｉ，Ｍ．Ｙｕｄａｓａｋａ，Ｓ．Ｉｉｊｉｍａ，Ｐｈｙｓｉｃａ  Ｂ３２３巻、１２４頁（２００２年）に記載されているコロイド法、触媒金属を含んだ溶液とカーボンナノホーンを混合させ、分散、攪拌した後、フィルターをかける含浸法がある。
【００２３】
また、第１の触媒担持工程において、カーボンナノホーン１１の外面１１ａに触媒微粒子１２を担持させる条件を制御することで、触媒微粒子１２の担持量を制御してもよい。例えば、第１の触媒担持工程において雰囲気（気相、液相）や条件（溶媒の種類、溶液中のｐＨ、処理濃度、処理温度、処理時間）を調節することにより、触媒微粒子１２のサイズや量を制御する。具体的には、気相雰囲気に制御した場合は、雰囲気ガスの種類、処理濃度、処理温度及び処理時間のうち少なくとも１つを制御し、液相雰囲気に制御した場合は、溶媒の種類、溶液中のｐＨ、処理濃度、処理温度及び処理時間のうち少なくとも１つを制御する。これにより、所望の量の触媒微粒子１２をカーボンナノホーン１１の外面１１ａに担持させることができる。
【００２４】
また、第１の触媒担持工程後に、触媒微粒子１２の触媒活性を高めるように熱処理または還元処理を行う工程を有していてもよい。例えば、触媒微粒子１２として、上述した金属、無機物及び有機物のいずれか２種以上の混合物を用いた場合、熱処理を施すことで合金化することができる。この熱処理の条件としては、例えばＡｒなどの不活性ガス雰囲気下あるいは真空中、処理温度１００〜１２００℃の範囲内とすることができる。また、還元処理は還元性雰囲気（例えば水素）で行うことができる。これにより、触媒微粒子１２の触媒活性を高めることができる。
【００２５】
次に、図３に示すように、カーボンナノホーン１１に酸化処理を施すことによりカーボンナノホーン１１の端部または側面に開口部１１ｂを形成する（開口部形成工程）。このとき、カーボンナノホーン１１の側面部や先端部などの五員環や七員環を有する部位、あるいは触媒微粒子１２の接触面が優先的に開口する。
【００２６】
また、開口部形成工程において、カーボンナノホーン１１に酸化処理を施す条件を制御することで、開口部１１ｂの開口サイズ（大きさ）を制御してもよい。つまり、気相雰囲気及び液相雰囲気のうちいずれかの雰囲気に制御し、気相雰囲気に制御した場合は、雰囲気ガスの種類、酸化処理濃度、酸化処理温度及び酸化処理時間のうち少なくとも１つを制御し、液相雰囲気に制御した場合は、酸の種類、酸化処理濃度、酸化処理温度及び酸化処理時間のうち少なくとも１つを制御する。
【００２７】
例えば、酸素雰囲気中の熱処理による酸化では、酸化処理温度を変えることにより開口部１１ｂの大きさを調整することができ、具体的には、酸化処理温度２５０〜５５０℃の範囲で直径０．３〜５ｎｍの開口部を形成することができる。
【００２８】
また、酸化性の酸（例えば、硫酸、硝酸、硫酸−硝酸混合溶液、過酸化水素、塩素酸）により酸化処理を行うこともできる（例えば特開２００３−９５６２４号公報参照）。例えば、硝酸の場合は酸化処理温度１１０℃、酸化処理時間１５ｍｉｎで直径１ｎｍの開口部を形成することができ、過酸化水素の場合は酸化処理温度１００℃、酸化処理時間２ｈで直径１ｎｍの開口部を形成することができる。これにより、カーボンナノホーン１１の内部に取り込ませる内包物質１３の取込み量を調整することができる。また、カーボンナノホーン１１の内部から外部に徐放される内包物質１３の放出量、徐放速度を調整することもできる。
【００２９】
次に、図４に示すように、開口部１１ｂからカーボンナノホーン１１の内部に内包物質１３を取り込ませる（第２の触媒取込み工程）。内包物質１３をカーボンナノホーン１１の内部に取り込ませる方法としては、内包物質１３を昇華させて直接内部に導入する方法、あるいは内包物質１３を溶媒に溶かした状態で導入する方法がある。
【００３０】
また、第２の触媒取込み工程において、カーボンナノホーン１１の内部に内包物質１３を取り込ませる条件を制御することで、内包物質１３の取込み量を制御してもよい。つまり、気相雰囲気及び液相雰囲気のうちいずれかの雰囲気に制御し、気相雰囲気に制御した場合は、雰囲気ガスの種類、導入濃度、導入量、導入温度及び導入時間のうち少なくとも１つを制御し、液相雰囲気に制御した場合は、溶媒の種類、溶液中のｐＨ、導入濃度、導入量、導入温度及び導入時間のうち少なくとも１つを制御することで、前記第２の触媒の取込み量を制御する。
【００３１】
例えば、内包物質１３を導入する雰囲気が気相の場合、導入量、導入温度、導入時間を変えることにより内包物質１３のサイズや量を調整することができる。具体的には、導入量は重量比で６０％程度まで、導入温度は室温〜１８００℃程度、導入時間は４８ｈ程度まで、とすることができる。また、内包物質１３を導入する雰囲気が液相の場合、溶媒の種類、溶液中のｐＨ、導入濃度、導入温度、導入時間を変えることにより内包物質１３のサイズや量を調整することができる。具体的には、濃度は各溶媒での飽和濃度まで、導入温度は室温〜３００℃程度、導入時間は２００ｈ程度まで、とすることができる。
【００３２】
また、第２の触媒取込み工程後に、内包物質１３のサイズを制御するように熱処理を行う工程を有していてもよい。具体的には、処理温度８００℃以上で行うことで内包物質１３を凝集体の中心部付近（カーボンナノホーン１１の末端付近）に集めることができる。つまり、内包物質１３をカーボンナノホーン１１の先端付近（円錐部）よりも直径の大きい末端付近（チューブ部）に集めることができる。このため、内包物質１３のサイズを大きくすることができるので、内包物質１３を溶出させにくくすることができる。つまり、内包物質１３の徐放速度を緩やかにすることができる。
【００３３】
次に、開口部１１ｂを塞ぐようにキャップを付与する（キャップ付与工程）。キャップとしては、例えば有機系のものを用いることができる。なお、カーボンナノホーン複合体１を使用する際、つまり、カーボンナノホーン１１の内部から外部に内包物質１３を徐放する際には、例えば有機系のキャップと親和性の高いアセトンなどの溶媒を用いてキャップを除去し、カーボンナノホーン１１の端部または側面を開口する。以上の工程により、本実施形態のカーボンナノホーン複合体１が作製される。
【００３４】
本実施形態のカーボンナノホーン複合体１、カーボンナノホーン複合体の作製方法によれば、分解作用、酸化作用及び還元作用のうち少なくとも１つを有する触媒微粒子１２がカーボンナノホーン１１の外面１１ａに担持されている。このため、触媒微粒子１２は被処理水中の不純物（例えば臭素化イオン）に直接的に作用する。これにより、被処理水中の臭素化イオンが除去される。また、少なくとも除菌作用を有する内包物質１３がカーボンナノホーン１１の内部に配置されている。このため、内包物質１３は、カーボンナノホーン１１の内部の中空構造を通って、カーボンナノホーン１１の端部または側面に形成された開口部１１ｂからカーボンナノホーン１１の外部（被処理水中）に徐放される。これにより、カーボンナノホーン１１の外部に微生物が繁殖することが安定して抑制される。また、特許文献１のように複雑な管理を必要としないのでコストがかからない。したがって、微生物の繁殖を安定して抑制し、低コストで継続的に臭素酸イオンの発生を防止することが可能となる。
【００３５】
また、カーボンナノホーン複合体１は、複数のカーボンナノホーン１１が頂点を外側に向けて集合されてなる凝集体を含んで構成されている。このため、カーボンナノホーン複合体１全体として表面積が大きくなり、複数の触媒微粒子１２、内包物質１３を配置することが可能となる。したがって、微生物の繁殖を安定して抑制し、低コストで継続的に臭素酸イオンの発生を確実に防止することが可能となる。
【００３６】
また、触媒微粒子１２、内包物質１３としては、金属、無機物及び有機物のいずれか２種以上の混合物を用いることにより、金属、無機物及び有機物の混合比を適宜設定することで、これらの物質間で化学反応が生じ、所望の触媒特性を得ることが可能となる。また、触媒微粒子１２、内包物質１３が複数種であるときは、各触媒微粒子１２、各内包物質１３をそれぞれ異なる触媒として機能させることができる。このため、触媒微粒子１２、内包物質１３の触媒特性を所望の特性に適宜変更できるので、微生物の繁殖を安定して抑制し、継続的に臭素酸イオンの発生を確実に防止することが可能となる。
【００３７】
また、第１の触媒担持工程において、カーボンナノホーン１１の外面１１ａに触媒微粒子１２を担持させる条件を制御することで、触媒微粒子１２の担持量を制御することにより、所望の量の触媒微粒子１２をカーボンナノホーン１１の外面１１ａに担持させることができる。
【００３８】
また、開口部形成工程において、カーボンナノホーン１１に酸化処理を施す条件を制御することで、開口部１１ｂの開口サイズ（大きさ）を制御することにより、所望の大きさの開口部１１ｂを形成することができる。
【００３９】
また、第２の触媒取込み工程において、カーボンナノホーン１１の内部に内包物質１３を取り込ませる条件を制御することで、内包物質１３の取込み量を制御することにより、所望の量の内包物質１３を取り込ませることができる。したがって、これら各々の条件を適宜制御することによって、触媒微粒子１２、内包物質１３の触媒特性を所望の特性に適宜変更できるので、微生物の繁殖を安定して抑制し、継続的に臭素酸イオンの発生を確実に防止することが可能となる。
【００４０】
また、第１の触媒担持工程後に、触媒微粒子１２の活性を高めるように熱処理または還元処理を行うことにより、触媒微粒子１２の触媒活性を高めることができる。したがって、臭素酸イオンの発生を確実に防止することが可能となる。
【００４１】
また、第２の触媒取込み工程後に、内包物質１３のサイズを制御するように熱処理を行う工程を有しているので、内包物質１３のサイズを大きくすることができる。つまり、内包物質１３の徐放速度を確実にゆるやかにすることができる。したがって、微生物の繁殖を安定して抑制し、継続的に臭素酸イオンの発生を確実に防止することが可能となる。
【００４２】
なお、本実施形態では、第１の触媒担持工程後に開口部形成工程を有する場合を例に挙げて説明したがこれに限らない。例えば、第１の触媒担持工程前に開口部形成工程を有していてもよい。
【００４３】
また、本実施形態では、微生物の繁殖を安定して抑制し、継続的に臭素酸イオンの発生を防止することができる効果を例に挙げて説明したが、これに限らない。例えば、汚染水や汚染気流中の有機不純物を除去することができる効果など、その他様々な効果を奏することが可能である。
【実施例】
【００４４】
本願発明者は、本発明のカーボンナノホーン複合体の効果を実証する実験を行った。以下、この実験結果について説明する。【００４５】
＜実施例１＞  カーボンナノホーン（ＣＮＨ）復合体の作成
（カーボンナノホーンへの触媒担持）
酢酸銅（１ｍｇ）とカーボンナノホーン（５０ｍｇ）（図１）とをエタノール溶液（２０ｍｌ）中で混合し、超音波分散処理を５ｍｉｎ行い、その後室温で約２４ｈ攪拌した。その後、フィルターを使って２回ろ過した後、５０℃で２４ｈ真空乾燥を行い、含まれている溶媒を蒸発させて完全に取り除いた。銅イオンが担持されたカーボンナノホーンが得られた。
（還元処理）
このようにして得られた銅イオンが担持されたカーボンナノホーンに対して、Ａｒ／Ｈ２の混合ガス雰囲気下、３００℃で還元処理を行った。銅担持カーボンナノホーン（ＣｕＣＮＨ）が得られた（図２）。【００４６】
（開口処理）
このようにして得られた銅担持カーボンナノホーンに開口を形成するため、２００ｍｌ／ｍｉｎの空気フローしている電気炉を用いて昇温速度１０℃／ｍｉｎで３５０℃まで加熱して酸化した後、そのまま冷却した。開口部を有する銅担持カーボンナノホーンが得られた（ＣｕＣＮＨＯｘ）（図３）。【００４７】
（抗菌剤の内包）
硝酸銀（１ｍｇ）とＣｕＣＮＨＯｘ（１００ｍｇ）とを蒸留水（２０ｍｌ）中で混合し、室温で約２４ｈ攪拌した。その後、フィルターを使って１回ろ過した後、２４ｈ真空乾燥を行い、含まれている溶媒を蒸発させて完全に取り除いた。カーボンナノホーン（ＣＮＨ）復合体として、Ａｇイオンが内包された銅担持カーボンナノホーンが得られた（ＡｇＣｕＣＮＨＯｘ）（図４）。
＜比較例１＞  開口カーボンナノホーン（ＣＮＨＯｘ）の作成
カーボンナノホーンに開口を形成するため、２００ｍｌ／ｍｉｎの空気フローしている電気炉を用いて昇温速度１０℃／ｍｉｎで３５０℃まで加熱して酸化した後、そのまま冷却した。開口部を有する開口カーボンナノホーンが得られた（ＣＮＨＯｘ）。【００４８】
＜実施例２＞
(臭素酸イオン除去実験)
実施例１のＡｇＣｕＣＮＨＯｘを使用して１ｍｏｌ／Ｌの臭素酸イオンを含む水に単分散させ、２４ｈ後フィルターによりろ過した。そして、そのろ液を回収し、イオンクロマトグラフィにより分析した。
＜比較例２＞
比較例１の開口カーボンナノホーン（ＣＮＨＯｘ）を使用して１ｍｏｌ／Ｌの臭素酸イオンを含む水に単分散させ、２４ｈ後フィルターによりろ過した。そして、そのろ液を回収し、イオンクロマトグラフィにより分析した。
その結果、実施例１のＡｇＣｕＣＮＨＯｘは比較例１のＣＮＨＯｘに比べて臭素酸イオンが２割減少することが確認された。また、それに伴い臭化物イオンがおよそ２割増加した。これにより、触媒を添加することで臭素酸イオン分解能を向上できることが判明した。
＜実施例３＞
（内包された銀イオンの溶出テスト）
実施例１のＡｇＣｕＣＮＨＯｘに内包された銀イオンの溶出を調べるために、銀イオンの溶出テストを行った。ＡｇＣｕＣＮＨＯｘ（５０ｍｇ）を蒸留水に入れ、２５℃恒温槽内で２４ｈ浸漬させた。このときの水中の銀イオン濃度をＩＣＰ発光分析で調べたところ、銀イオン濃度は引用水質基準以下であり、飲用水に使用できることが確認された。
【符号の説明】
【００４９】
１…カーボンナノホーン複合体、１１…カーボンナノホーン、１１ａ…外面、１１ｂ…開口部、１２…触媒微粒子（第１の触媒）、１３…内包物質（第２の触媒）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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